高压开关柜电压互感器故障及维修技术

高压开关柜电压互感器故障及维修技术

赵继鹏

西安咸阳国际机场  陕西省  西安市  712035

摘要：近年来，与高压开关柜数字化改造和智能子站建设相伴随的是电压互感器故障问题日益突出。电压互感器故障将导致系统自动化程度降低、遥测遥信数据失真、保护装置误动作以及事故处置效率下降等问题。因此，开展电压互感器的故障预测、准确检测和快速定位维修对于保证系统安全稳定运行意义重大。本文拟通过对电压互感器故障特性和机理的研究分析，探讨电压互感器故障的检测诊断与维修策略，为电压互感器的状态监测和智能维护提供理论依据。

关键词：高压开关柜；电压互感器；故障检测

引言

随着电力系统构造升级与系统规模的不断扩大，传统电磁式电压互感器故障应对措施急需进一步优化与完善，用以更好地处理复杂环境下电磁式电压互感器故障，切实保障电力系统的运行安全及运行稳定性。文章对电磁式电压互感器中铁磁谐振故障、接线错误、断线以及二次回路多点接地等常见故障进行了分析，并提出了常见故障的应对措施。

1电流互感器概述

电流互感器是一种用于测量和监测交流电路中电流的设备，通过感应原理将电流转换为可测量的低电流值。电流互感器通常由一个主线圈和一个次级线圈组成。主线圈绕制在被测电流所经过的导线上，次级线圈连接测量设备。电流互感器广泛应用于电力系统、工业自动化、电能质量监测等领域，它可以有效地隔离高电压和高电流环境，保护测量设备和人员安全。同时，电流互感器具有高精度、低功耗、良好的线性特性和抗干扰能力等优点。总而言之，电流互感器是一种关键的电气测量设备，在电力系统和工业领域中发挥着重要的作用，可确保电流测量的准确性和安全性。

2电压互感器的常见故障类型

2.1铁磁谐振故障

对于电磁式电压互感器而言，基于其自身结构的特殊性，导致其在运行过程中存在一定概率出现铁磁谐振故障，铁磁谐振故障会间接提升谐振过电压值，严重时可能会出现用电设备烧毁、互感器爆炸等相关问题，对电力系统造成了一定的安全隐患。为有效保证电力系统的运行稳定性与安全性，国内外大量技术人员、专业人员对该项故障进行了深入调查与研究，并设计了行之有效的消谐措施，如将阻尼电阻接入开口三角形处、中性点经消弧线圈接地、减少并联互感器、将单相互感器中接入至三相互感器中心点、选择励磁性优异的互感器等。然而上述所有消谐举措均是以消耗谐振能量或破坏谐振条件角度实现铁磁谐振的抑制效果，但在实际使用期间的消谐效果无法有效达到预期效果，甚至部分措施还会产生其他情况。同时，随着社会经济的不断发展，电力系统类型、系统结构、系统规模等也在随之迭代，传统的消谐措施已经无法切实满足当今复杂化、多元化的电力系统结构，需要以电力系统具体情况为先导、以现场实际情况为依据，制定针对性、科学性、合理性的铁磁谐振故障解决措施。

2.2其他故障

电网在实际运行过程中不仅可能会出现铁磁谐振故障，同时还可能由于结构设计缺陷、人员操作不规范以及绝缘老化等相关问题而出现电压互感器的接线错误、断线以及二次回路多点接地的故障情况。基于本质角度来看，上述故障的出现对电力系统的运行安全性、稳定性同样具有较大的影响，可能会导致与电压互感器相连的继电保护设备出现拒绝行动、错误行动等问题。除此之外，如多点接地等故障在出现时具有较强的隐蔽性，相关工作人员存在无法第一时间发现的概率，因此此类故障会进一步加剧对电力系统安全性的威胁。以多点接地故障为例，在传统的解决与排查方案中往往是以人力巡检方式为主，即要求巡检人员对所有互感器进行针对性的逐一排查，通过检查其外观是否损坏、性能是否稳定等判断其是否出现故障，此种方式在实际应用期间不仅会大量浪费人力资源与时间资源，同时也无法有效保证故障排查结果的准确性。另外，在断线故障中，通常情况下会采用较为保守的退出大多数保护装置的措施，虽然此种方式能够有效避免装置因断线而错误行动，但也在一定程度上削弱了电力系统在互感器断线期间对其他故障问题的应对、识别能力。

3高压开关柜电压互感器故障检测与诊断技术

3.1信号捕获与分析技术

高压开关柜电压互感器故障检测与诊断技术主要是通过对其运行状态的实时监测与分析来实现的。具体而言，采用各种传感设备捕获电压互感器的温度、振动、电流等多维度运行信号，构建一个信息化的监测系统。例如在某220kV变电站，利用光纤布拉格探针环绕互感器设置了20个温度监测点，对其空间温度分布进行采样，采样率达到100次/s，精度可控制在0.1℃左右。通过连续监测与历史数据对比分析，快速发现温升异常区域，判断绝缘老化状态，实现对故障的提前预警。所以，配合使用无线传感网络技术，在互感器表面布放多个微型无线节点，形成自组网，采集各种信号并实时传输，避免了有线传输的限制。通过无线节点的电磁信号检测，结合数字信号处理与滤波技术，可有效辨识出不同故障状态下的特征频段，判断故障类型，实时定位电气故障点，实现对突发事件的快速响应。综上所述，电压互感器故障监测与诊断需要信息化监测与多源异构数据融合分析，才能提高故障检出率和定位精度，实现电网设备的智能化维护。充分利用各类先进传感技术与分析方法，建立实时的状态评估与故障预警系统，是保障电力系统可靠运行的重要手段。

3.2故障定位与诊断技术

电压互感器故障定位与诊断技术，是在完成故障检测和模式识别的基础上，进一步判断故障的具体发生位置，并给出故障原因分析。相关技术手段主要有：（1）采用时间反射法定位技术，在电压互感器表面布置一个激光探测点，在内部布置多个反射镜。当故障发生时，利用激光脉冲的传播时间差来计算出故障位置。例如，一次定位测试中，测得反射时间延迟了50μs，据此判断故障发生在第3个反射镜处，即互感器内部的上分绕组附近，该技术定位精度可达±5cm。（2）利用声发射传感分析，可以获取互感器内部放电源的空间坐标信息。通过声波的传播速度和到达各传感器的时间差，可以定位放电源的方位与距离。配合信号频谱分析，可判别放电类型，判断是沿面放电还是颗粒放电，给出引起故障的原因分析。

3.3定期维护和测试

为了确保二次回路的稳定性和可靠性，定期的维护和测试是必不可少的。维护工作包括检查互感器连接情况、绝缘状况和触点清洁等方面。通过定期维护，可以及时发现和修复可能存在的问题，确保设备处于正常工作状态。功能测试和热检测也是重要的测试方法之一。功能测试主要通过检查设备的操作和指示灯是否正常工作，确认设备的正常运行；热检测利用红外热像仪对二次回路进行扫描，能够及时发现异常的高温区域，例如导线接触不良或过载情况。除了维护和测试，建立一套完善的故障记录和分析系统也是必要的。通过追踪和分析历史故障，可以找出故障的根本原因，并采取相应的预防措施，以避免类似故障再次发生。

结束语

电压互感器的精度与稳定性对高压开关柜继电保护动作的准确性与精准性有重要意义，尤其是发生故障时，电压互感器的稳定性与提供测量数据的精准性对高开关柜的稳定运行十分重要。而电压互感器的参数选择、安装方式、运行方式也影响着电压互感器的运行精度与稳定性，因此，应从多方面综合考证，选择最合理的设计方案，多措并举地保障电压互感器的运行精度与运行稳定。

参考文献

［1］林伟军,梁桂新,林明伟等.高压开关柜两种常见机械故障及防范措施[J].光源与照明,2022,(12):133-135.

［2］李传东,鲁南.双母线供电的PT二次电压切换故障防范措施[J].电世界,2021,62(02):12-15.